10-2020

Titelstory
AWR Design Environment V15 Highlights
Environment/
Automation
Circuit Simulation EM Simulation System Simulation Physical Design/
Layout
• Load-pull contours
on rectangular plots
• Template-based
measurements
• Add / edit
optimization goals
directly on graphs
• Fast, rigorous stability
analysis
• Low-frequency
load-pull for
two-tone excitations
• Integrated TX-Line
calculator / synthesis
• Faster, more robust
adaptive meshing
• Fast, accurate
DC solver
• Peak antenna
measurements
• Preconfigured 5G NR
testbenches libraries
• Phased array MIMO
support bus
• PA linearization with
digital predistortion
(DPD)
• Real-time DRC
compliant iNets
routing guides
• Mixed physical
units / grid support
• Two-click data
entry mode
• Edit axes directly
on plots
• Color-coded markers
• Equation grouping
• Network synthesis
with PDK / vendor
components
• Resize layout objects
with property page
editing
• Gerber file import
for EM analysis
Zur Optimierung von
HF-Designs
stehen im AWR Design Environment
elektromagnetische (2,5D
und volle 3D), lineare und nichtlineare
Solver (sowohl im Frequenz-
als auch im Zeitbereich)
zur Verfügung. Die unterschiedlichen
Lösungen ermöglichen es,
bereits im Schaltplan mit den
verfügbaren Informationen, z.B.
die Impedanz für einen Leiterplatten-Lagenaufbau,
der aus
den PCB Tools bereits bekannt
ist, zu simulieren.
Je weiter die Entwicklung voranschreitet,
können auch Teile des
Layouts sofort simuliert und
optimiert werden. Im neuen
Release sind die Analysezeiten
weiter verbessert worden, sodass
in gleicher Zeit mehrere Alternativen
getestet und verglichen
werden können.
AWR verfügt mit Axiem über
einen Planar-Solver nach der
Methode der Momente (MoM)
sowie mit Analyst über einen
3D-FEM-EM-Simulator. Aber
auch Schnittstellen zu anderen
Simulatoren von Cadence
auf Systemebene, wie Spectre,
Celsius, Clarity oder anderen,
sind je nach dem Bedarf der
Ingenieure verfügbar.
Standards virtuell
testen
zu können, ist ebenso wichtig:
Neue Frequenzbereiche und
neue Anwendungen haben auch
neue Standards hervorgebracht.
Fertige Produkte müssen diese
Standards erfüllen und deren
Einhaltung wird später durch
Messungen bestätigt.
Die AWR-Entwicklungswerkzeuge
enthalten bereits viele
virtuelle Testaufbauten, um die
Einhaltung der Standards schon
mit den Design-Daten zu verifizieren,
bevor ein Prototyp gebaut
und eine Zeit im Messlabor beantragt
wurde.
In Bibliotheken gibt es leicht zu
konfigurierende Signalquellen
und Empfänger, die zur Evaluierung
der eigenen Schaltung
zu Testaufbauten zusammengeschaltet
werden können. In
V15 ist eine Bibliothek für 5G
NR hinzugekommen und die
AWR Knowledge Base wurde
um entsprechende 5G-Beispielprojekte
erweitert, die nach den
Vorgaben des 3. Generation Partnership
Project (3GPP) konfiguriert
wurden. So können HF-
Schaltungsteile und HF-Komponenten
in vorkonfigurierten
RX- und TX-Blöcken verwendet
werden, um die Uplink- und
Downlink-Funktion des gesamten
Systems virtuell gegen den
Standard zu testen.
Die Signale lassen sich für Sub-
6-GHz- (FR1) und Millimeterwellen-Bänder
(FR2) flexibel
konfigurieren. Die Parameter für
eine variable Signalleistung, die
Trägerfrequenz, die Modulation,
das Codier-Verfahren (MCS) wie
auch die Bandbreite lassen sich
einstellen. Zu den verfügbaren
Messungen gehören auch Bit
Error Rate (BER), Block Error
Rate (BLER) und Durchsatz.
Die neue 5G NR TX
Testbench
unterstützt Sendersimulationen
und Bauteilvalidierungen mit
vielfältigen vorkonfigurierten
Messungen zur Analyse der
Leistungsmatrix wie Complementary
Cumulative Distribution
Function (CCDF), AM zu
AM/PM, Spektrum, Error Vector
Magnitude (EVM), Adjacent
Channel Power Ratio (ACPR)
und IQ Constellation.
Für das Sub-6GHz-Band (FR1)
und das Millimeterwellenband
(FR2) gibt es fertige Downlink-
Testmodelle für 5G-NR-Signale
zum Test von Basestation Output
Power, unerwünschten und nicht
erlaubten Emissionen, Intermodulationen,
EVM für unterschiedliche
Modulationen wie
Quadrature Phase Shift Keying
(QPSK) und 16, 64 oder 256
Quadrature Amplitude Modulation
(QAM) sowie Frequency
Error.
Neue Analysen und
neue Funktionen
in der Schaltungssimulation
ermöglichen eine schnelle und
strenge nichtlineare Stabilitätsanalyse
für mehrstufige und
symmetrische Verstärker sowie
Videoband Load Pull zur Optimierung
von Niederfrequenz-
Impedanzabschlüssen für reduzierte
Intermodulationsverzerrungen.
Die Load-Pull-Technik
wird traditionell verwendet, um
die Impedanz eines nichtlinearen
HF-Geräts bei maximaler HF-
Leistung zu messen. Die Lastimpedanz
(Load) wird so manipuliert,
dass diese einen vom definierten
Ohm-Wert abweichenden
Wert annimmt. Das Verhalten
der Schaltung auf die verschiedenen
Impedanzen kann untersucht
werden. Die Synthese und
die Simulation von Transmission
Lines sind bereits im Schaltplan
möglich.
Große Strukturen, wie sie bei
komplexen Leiterplatten vorkommen,
können in einer
EM-Analyse mit einem Feldlöser
berechnet werden. Dabei
beschleunigt ein optimiertes
Meshing mit Smart-Geometry-
Methoden die Analysezeiten und
der Entwickler kommt schnell
zu robusten und belastbaren
Ergebnissen.
Weiterhin bietet das AWR
Design Environment V15 einen
neuen Digital Pre-Distortion
(DPD) Block mit Algorithmen
zur Optimierung von linearen
und nichtlinearen Verstärkern.
Auch hierzu gibt es in der Bibliothek
entsprechende Beispielschaltungen,
die ein schnelles
Verständnis der Analysen ermöglichen.
Bei automatisierten Schaltungsoptimierungen
können
die Entwickler Ziele für die
Optimierung jetzt direkt grafisch
in den Anzeigen (Plots)
definieren. Designregeln lassen
sich vorgeben und werden
beim regelkonformen Routen
der HF-Leitungen als intelligent
Nets (iNets) in Echtzeit
umgesetzt. ◄
hf-praxis 10/2020 47